第3讲 从铝土矿到铝合金
[考纲要求] 1.了解铝的主要性质及应用。2.认识铝热反应及其应用。3.了解铝的重要化合物的主要性质及应用。
考点一 铝
1.铝的结构和存在
铝位于元素周期表______________,原子结构示意图为________________。铝元素在地壳中含量丰富,仅次于____。自然界中的铝全部以________态存在。
2.金属铝的物理性质
________色有金属光泽的固体,有良好的____________、__________和传热性等,密度较小,质地柔软。
3.金属铝的化学性质
根据下列转化关系,完成化学方程式。
①________________________________________________________________________;
②________________________________________________________________________;
③________________________________________________________________________;
④________________________________________________________________________;
⑤________________________________________________________________________;
⑥________________________________________________________________________;
⑦________________________________________________________________________。
1.金属铝是活泼的金属,能与酸反应,为什么能用铝槽储运浓H2SO4或浓HNO3?
2.实验室能否用硫化物与铝盐溶液混合制取Al2S 3?用离子方程式说明原因。
3.金属铝与酸、碱反应的本质及定量计算
(1)铝与酸、碱反应的实质是什么?氧化剂是什么?
(2)等质量的两份铝分别与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应,所得H2的体积之比是多少?为什么?
(3)足量的两份铝分别投入到等体积、等物质的量浓度的盐酸、氢氧化钠溶液中,产生H2的体积之比是多少?为什么?
(4)足量的两份铝分别投入到等体积、一定物质的量浓度的HCl、NaOH溶液中,二者产生的H2相等,则HCl和NaOH的物质的量浓度之比是多少?为什么?
(5)甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3 mol•L-1的盐酸和NaOH溶液,向两烧杯中分别加入等质量的铝粉,反应结束后,测得生成的气体体积比为V(甲)∶V(乙)=1∶2,则加入铝粉的质量为 ( )
A.5.4 g B.3.6 g C.2.7 g D.1.8 g
铝与酸、碱反应生成H2的量的关系
铝与酸、碱反应的化学方程式分别为2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑、2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑。从化学方程式可以看出Al与酸、碱反应时生成H2的实质都是Al――→失3e-Al3+,所以无论与酸还是与碱反应,Al与H2的关系都是2Al~3H2。
(1)等量铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应,产生氢气体积比VHCl(H2)VNaOH(H2)=1∶1。
(2)足量的铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠反应,产生氢气的体积比为VHCl(H2)VNaOH(H2)=1∶3。
(3)一定量的铝分别与一定量的盐酸和氢氧化钠反应,产生氢气的体积比为13≤VHCl(H2)VNaOH(H2)≤11,则必定是①铝与盐酸反应时,铝过量而盐酸不足;②铝与氢氧化钠反应时,铝不足而氢氧化钠过量。解题时应充分利用上述过量关系。
考点二 铝热反应
1.本质
利用铝的还原性,将难熔金属从其氧化物中置换出来:
________________________________________________________________________。
2.实验(以Al和Fe2O3的反应为例)
(1)实验步骤
①把两张圆形滤纸分别折叠成漏斗状,套在一起使四周都有四层。把内层滤纸取出,在其底部剪一个孔,用水润湿,再套回架在铁圈上的纸漏斗上(如图所示),下面放置一盛沙子的蒸发皿。
②把5 g干燥的氧化铁粉末和2 g铝粉混合均匀,放在纸漏斗上,上面加少量氯酸钾固体并在混合物中间插一根镁条。
③用燃着的小木条点燃镁条,观察发生的现象。
(2)实验现象:当外露部分镁条刚刚燃毕时,纸漏斗内的混合物________________,发出__________,产生大量的烟。纸漏斗被烧破,有______________落入蒸发皿内的细沙上,液珠冷却后变为____________。
(3)实验结论:在高温下,铝与氧化铁反应,放出
________________________________________________________________________,
化学方程式:
________________________________________________________________________。
3.反应特点
在高温下进行,反应迅速,放出大量的热。新生成的金属单质呈液态且易与__________分离。
4.应用
(1)在生产上,可用于________等。
(2)在冶金工业上用于______________。
5.铝热剂
(1)在铝热反应中,反应混合物(铝、金属氧化物)称为__________。
(2)能与Al组成铝热剂的金属氧化物常见的有________、__________、__________、________、________等。